kdon-2100022000空分装置氩系统优化操作

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1、冶金之家网站KDON-21000/22000空分装置氩系统优化操作魏传波，田现德，李刚，沈荣，王军，康与峰(莱钢集团莱芜天元气体公司，山东莱芜271126)摘要：通过对KDON-21000/22000型制氧机运行状况进行研究和分析，找出了液氩产量偏低的原因和分析。通过针对性地调整措施实施，使空分氩系统运行参数更加合理，工况的稳定性大大提高，在氧气产量保持相对稳定的前提下，氩气产量提高，进一步提高氩的生产潜力，使得制氧机组运行的经济性显著提高。关键词：空分装置；液氩产量；优化操作；降本增效1引言莱钢集团天元气体公司的4台KDON-21000/22000型空分装

2、置均由杭州制氧机股份有限公司设计制造，是生产氧、氮、氩气体，及其液体产品的大型制氧机组。配套空压机、氮压机由德国AtlasCopco(阿特拉斯)公司引进，中压氧压机由杭氧提供。机组采用分子筛常温吸附、增压透平膨胀、全精馏制氩的外压缩工艺流程。主要工艺技术指标见表1。2存在的问题莱钢天元气体公司KDON-21000/22000空分装置在运行中因主塔工况波动及工况变负荷的操作、氧气管网压力不恒定造成氧产量波动、变负荷调整不完善、空分系统临时停车再投运及设备设计等方面影响，在加工空气量最大，工况稳定时的平均氩产量为647m3/h(表2),空分装置氩的产量设计值是7

3、50m3/h，实际生产氩产量是设计产量86%。距氩的设计目标有很大差距。氩生产量不能得到有效的提升，制约着液体产品销售收入，影响了公司的经济效益。3制约因素分析3.1主塔工况波动及变化的影响主塔各组分的合理分布和工况的稳定是关键。下塔是上塔精馏的基础，液氮节流阀的开度大小，直接影响液空中的组分含量，以及液氮的纯度，关系到上塔各段回流比的分配，进而影响制氩系统工况稳定性。在一般情况下，大型空分装置的膨胀空气量不应大于加工空气量的12%～15%，而该制氧机组的设计膨胀空气量为18700m3/h，远大于其满足正常冷量消耗所需的流量，在实际操作中为14000m3/h

4、左右。由于制冷量较大，使得上塔的回流比偏大，为保证氧气的纯度，就要适当减少其产量，从而使氩馏分处于较低的水平(5%～8%Ar)。为得到较高的液氩产量，氩馏分的流量需增大，由24000m3/h增至27000m3冶金之家网站/h以上，进入粗氩冷凝器的液空量及其蒸发量均增大，使得以上塔提馏段氩馏分抽口为分界面，其上部的回流比减少，而下部的回流比增大。在此状态下运行，工况出现波动的几率较大。3.2氧气管网压力波动的影响由于受外界供求关系不均衡的制约，氧气管网压力波动(1.2MPa～2.1MPa)较大，使得氧气产量也随之波动，有时要进行阶段性的增减氧产量调整，这样势必

5、造成氩馏分中含氧量的变化，造成氩系统工况的波动，使得氩产量减少。3.3变负荷调整不完善的影响下塔是筛板塔上塔采用规整填料塔，筛板塔负荷最佳调节范围是70%～110%，负荷再低就可能因蒸汽流过筛孔过慢而出现漏液。虽然规整填料上塔的负荷调节范围是50%～110%，但要受下塔精馏工况的限制。在变负荷过程中制氩系统的调节尤为重要，变工况调整过程中，如没有及时调整主换热器冷热气体比例，使得热端温差扩大，冷损增加，此时易发生氮塞。制氩系统能提取氩产品数量主要取决于加工空气中的氩含量。在变负荷过程中制氩系统的调节，直接影响到整套空分系统稳定工况的重新建立。氩馏分中含氩量一

6、般应控制在7%～12%Ar，在实际运行中，将氩馏分控制在该区域内极易波动，粗氩冷凝器时常出现“氮塞”，严重影响氩系统运行，进而波及主塔工况。为保持工况稳定，适当降低氩馏分含量，使富氩区上移，氩产量有所减少。氩馏分中含氩量的高、低，直接影响着液氩产量。氩馏分中含氩量过少，则无法提供足够的原料，液氩的产量就不可能增大，并使污氮和粗氩含氧均增加，进而影响氧气产量，还可能影响到主塔工况的稳定。氩馏分流量的增大，虽然可以提高氩的产量，但是改变了上塔提馏段的回流比，同时增加了粗氩冷凝器的负荷，使其发生“氮塞”的几率大大增加，对整个空分系统工况的稳定造成威胁。3.4空分氩

7、系统冷开车再投运时间的影响在空分冷开车恢复氩塔精馏工况时，将集聚到粗氩塔釜中液体过早送往空分上塔，影响主塔氧浓度的分布，延长氩正常精馏工况的建立时间。主塔正常氧浓度梯度尚未建立时，过早投入粗氩塔，此时氩馏分氮含量高，粗氩塔冷凝器换热工况无法建立，且过多的氮进入粗氩塔，会影响粗氩塔的氩浓度分布，延长粗氩塔中正常氩浓度梯度建立时间，使得空分系统停车氩系统恢复时间过长，短期停车后氩系统恢复需32h，产品产量和纯度受到很大影响。3.5循环氩泵回流管路设计缺陷制氧机氩系统配套两台循环液氩泵，一用一备，工艺流程为两台液氩泵共用一条回流管，连接在泵的出口总管上，由一只气动

8、薄膜调节阀控制，将液氩泵出口的液体回流到粗氩塔Ⅱ内，